Когнитивные карты

Когнитивные исследования

Программа Когнитивные исследования направлена на подготовку специалистов в одной из самых передовых и бурно развивающихся областей современной науки. Цель программы – знакомство с механизмами познания в широком смысле — естественными мыслительными процессами у человека и животных, а также моделированием этих процессов в системах искусственного интеллекта.

Среди преподавателей программы – лингвисты, психологи и физиологи, активно занимающиеся не только преподавательской, но и исследовательской деятельностью, авторы многочисленных научных статей и монографий.

Руководит программой Татьяна Владимировна Черниговская – доктор филологических наук, доктор биологических наук, профессор, президент Межрегиональной ассоциации когнитивных исследований.

Когнитивная наука представляет собой совокупность наук о познании, это междисциплинарное исследование приобретения и применения знаний. Когнитивная наука является мощным и эффективным инструментом исследования сознания, поведения и мозга человека.

В современную когнитивную науку входят такие направления, как психология, философия, антропология, биология, лингвистика, исследования искусственного интеллекта. Специалистов, работающих в этих областях, интересуют вопросы: Как человек познает мир? Каким образом на построение индивидуальной картины мира влияет культура и язык? Что такое сознание и как его деятельность связана с работой мозга? Какие механизмы познания являются врожденными, а какие приобретаются в социуме? Можно ли создать искусственный разум, подобный разуму человека, способный к приобретению знаний о мире, решению творческих задач, пониманию естественных языков?

Когнитивная наука объединяет разные методы исследования – от естественнонаучных до гуманитарных. Упомянутые направления обуславливают тесное взаимодействие с такими программами Смольного института, как «Сложные системы в природе и обществе», «Социология и антропология», «Компьютерные исследования и искусственный интеллект», «Науки о жизни». В рамках этого взаимодействия программа Когнитивные исследования предлагает спецкурсы, которые ориентированы также и на студентов перечисленных выше программ. Студентам, выбравшим программу в качестве программы концентрации, предлагаются исследовательские темы дипломных проектов в различных областях: лингвистике, семиотике, психологии, психофизиологии. Студенты, защитившие дипломы в рамках программы, имеют возможность продолжить образование в магистратуре таких профильных факультетов СПбГУ, как факультет психологии, биологии, филологический факультет.

До модерации студент должен прослушать не менее четырех курсов в рамках программы и один курс по математике. Для получения диплома бакалавра искусств и гуманитарных наук по программе концентрации «Когнитивные исследования» студент должен прослушать не менее десяти курсов по программе и написать дипломную работу.

Введение

Предлагаемая образовательная программа для аспирантов основана на идее разработки комплексного антропологического подхода, который позволил бы перевести на новый качественный уровень междисциплинарные исследования, включающие гуманитарные, естественные и точные науки.

Органичное объединение разных дисциплин в рамках единых «антропо-ориентированных» научных проектов, возможно, как мы полагаем, на базе когнитивного подхода, ставшего в последние десятилетия основой перспективных разработок в гуманитарных областях, а также важнейшей частью исследований проблем искусственного интеллекта (ИИ).

Когнитивный подход оказывается сегодня ключом к решению тех вопросов, исследования которых ранее без всякого обращения к анализу познавательных процессов оставались бесплодными. Это и когнитивная теория биологической эволюции, и когнитивная психология в двух вариантах: как исходящая из компьютерной метафоры, так и использующая коммуникационно-деятельностный подход. Это когнитивная наука в целом, включающая наряду с психологией определенные разделы лингвистики, логики, математики и философии. Это когнитивный подход в теории культуры, в социологии, философии культуры и философской антропологии.

Иногда говорят не о когнитивном подходе, а о когнитивной науке, которая в «Новой философской энциклопедии» определяется как «комплекс наук, изучающих сознание и высшие мыслительные процессы на основе применения теоретико-информационных моделей» (Меркулов И.П. Когнитивная наука // Новая философская энциклопедия в четырех томах. Т.2. М., 2001. С.264). Однако в последние два десятилетия когнитивные исследования настолько расширили свое проблемное поле, что сейчас правильнее говорить именно о когнитивном подходе: имеются в виду исследования самых разных предметностей, в том числе и решение традиционных для определенной науки проблем, но методами, учитывающими когнитивные аспекты, в которые включаются процессы восприятия, мышления, познания, понимания и объяснения. В силу такой фокусировки на когнитивной сфере это подход с необходимостью антропологический – и это первая причина, по которой мы считаем целесообразным именно когнитивный подход сделать методологическим основанием новой антропологической образовательной программы.

Вторая причина – междисциплинарность как необходимая составляющая когнитивных исследований. Очевидно, что изучение когнитивной сферы не может ограничиваться рамками одной дисциплины. С самого начала своего возникновения когнитивная наука стала устанавливать контакты между несколькими дисциплинами одновременно. Привлекая для решения своих проблем специалистов в разных областях знания, когнитивная наука специфическим образом стала объединять, с одной стороны, старые традиционные фундаментальные науки – математику, лингвистику, психологию и философию, с другой – подключать к себе новые и параллельно с нею развивающиеся науки и теории – теорию информации, разные методы математического моделирования, компьютерную науку, нейронауки.

Изначальную сложность и разветвленностъ когнитивной науки можно представить следующей схемой:

(Схема взята из: Краткий словарь когнитивных терминов. Сост. Е.С. Кубрякова, В.З. Демьянков, Ю.Г. Панкрац, Л.Г. Лузина. М., 1997.)

В обобщающей монографии Ф.Варелы, Э.Томпсона и Элеоноры Рош (1993) авторы называют следующие главные, по их мнению, дисциплины в пространстве когнитивной науки: когнитивная психология, нейронауки, искусственный интеллект, лингвистика и философия. Т.Бивер, Дж.Кэрролл и Л.Миллер указывают, что целью когнитивной науки должно стать создание интегративной картины языка, мышления и поведения человеческих существ [1984].

Таким образом, внутренняя логика когнитивного подхода подводит исследователей к необходимости объединения точного, естественного и гуманитарного знания – для нас такое объединение является принципиальной ценностью.

***

В настоящее время когнитивный подход реализуется полнее всего, помимо разработок искусственного интеллекта, в лингвистике, психологии, антропологии, коммуникативно-когнитивной прагматике, когнитивной социологии, философии сознания. Рассмотрим кратко основные направления в современных когнитивных исследованиях.

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ

Искусственный интеллект (artificial intelligence) - раздел компьютерной науки (computer science), разрабатывающий «разумные» компьютерные системы, т.е. системы, проявляющие характеристики разумности в человеческом поведении (понимание языка, обучение, рассуждение, решение задач и т.п.).

В основе ИИ лежит убежденность в принципиальной возможности моделирования на компьютере механизмов человеческой обработки информации. Антропоморфизм ИИ заключается в стремлении к достижению сходства между моделью и человеческими процедурами. Так, поскольку люди являются концептуальными, интенциональными и семантичными системами, взаимодействующими в определенных обстоятельствах, предлагаемые модели также должны быть понятийными, интенциональными и семантичными – semantically-based. Однако именно эти ожидания исследователей еще не оправдываются.

Важнейшим в ИИ является понятие «вычисления» – манипулирования символами – как базы для всей человеческой ментальности, которая и определяется через понятие «вычисления» (computation); в этом отношении знаменита т.н. компьютерная метафора: мнение о том, что мышление человека и процедуры компьютера (computing) принципиально одно и то же.

В область ИИ входят разделы информатики (распознавание естественного языка, автоматический перевод, экспертные системы, распознавание зрительных образов, генерация доказательств в математике, управление роботами, компьютерные игры) и технические системы решения интеллектуальных задач.

История ИИ. Хотя термин «ИИ» появился только в 1956 г., основы ИИ были заложены значительно раньше: логика Д.Буля и машинное моделирование исчисления у Ч.Беббиджа подготовили почву для «теории вычисления» А.Тьюринга и теории коммуникации Шеннона, а затем для кибернетики Н.Винера и теории автоматов фон Нейманна.

Исследовательская программа в области ИИ, инициированная Дж.Мак Карти, Ньюэллом и Саймоном, реализовывалась поэтапно, каждый этап занимал примерно десять лет.

В 1955-1965 гг. в центре внимания была «когнитивная симуляция», особенно – представление и поиск информации.

В 1965-1975 пытались разработать модели, ориентирующиеся в «микромирах»: фреймовый подход М.Минского, система SHRDLU (ок. 1970 г.) Т.Винограда (выполнение команд по перемещению геометрических объектов), программа решения задач по аналогии (Т.Эван), программа анализа сцен (Д.Валтц), извлечение понятий из примеров (П.Уинстон). Тогда надеялись, что в результате последовательного расширения таких микромиров до целого мира можно будет научиться моделировать понимание реального мира.

Начиная с 1975 г. – моделирование «здравого смысла» в отвлечении от реального наполнения знаниями.

К концу 1980-х гг. ИИ трансформировался в дисциплину, в центре внимания которой природа «осмысленных» объектов и средства их продуцирования и понимания.

Критика ИИ. Существует несколько основных направлений критики ИИ. Один из наиболее известных критиков – философ Дж. Серль, работающий в области философии языка и философии сознания и называющий себя «практикующим ученым-когнитивистом» (Джон Серл. Открывая сознание заново. М., 2002. С. 184). Серлю принадлежит различение «сильной» и «слабой» версии ИИ. «Сильная» версия гласит примерно следующее: «Сознание относительно мозга – это все равно, что программа относительно вычислительной машины». В этом случае прямолинейно утверждается, что мышление и разум равны вычислительным процессам. В «слабой» версии полагают, что моделирование процесса вычисления данных на компьютере важно для построения гипотез о протекании мышления и прочих мыслительных феноменов у человека.

Споря с «сильной» версией, Серль противопоставляет ей свои представления о природе сознания. Ментальность не сводится к формальной, «синтаксической», обработке информации, есть еще и семантические аспекты; в частности, понимание языка человеком основано на интерпретации потенциально многозначных символов – чего нет у компьютера. Семантические аспекты ментальности обусловлены присущими сознанию интенциональностью и субъективностью, наличием «фоновых способностей» и «фонового знания», то есть знания реального мира. Компьютер не обладает интенциональностью, потому не может он обладать и пониманием.

Характерен пример компьютерного анализа процессов естественного языка. Смоделировать понимание языка машиной – значит каким-то образом воспроизвести условия и способы человеческого понимания, – а последнее обязательно включает знания о мире, представления о контекстах высказывания и о речевых действиях. В речи людей то, что не говорится, столь же важно для эффективного сообщения, как и то, что говорится; в процессе понимания присутствуют все виды умозаключений; кроме того, немаловажен такой аспект понимания, как «убеждения» и «фоновое знание». Как все это учесть в «понимающих» компьютерных программах? Не случайно существующие системы ИИ, использующие естественный язык, не могут продуцировать высказывание так, как это делает человек: эти системы способны только в некотором, вполне условном, смысле «общаться» с человеком.

Очевидно, что разработка программ, понимающих естественный язык, предполагает ответы на вопросы о функциональных свойствах языка, разработку теории памяти, рассмотрение структур знания, исследование прагматики коммуникации и философское исследование природы сознания. И в любом случае, относятся ли исследователи к «сильному» или «слабому» варианту ИИ, подобные разработки углубляют наши знания о человеке, его сознании, его ментальных способностях.

В своей статье, посвященной искусственному интеллекту, мышлению и самопониманию, известный представитель ИИ Р.Шенк говорит: «Искусственный интеллект является частью общего стремления понять мышление. Мы считаем, что он вносит важный вклад в эти усилия и что они и есть цель нашей науки. Программы, которые мы пишем – это эксперимент, а не результат. Наш интерес – это интеллект, а не артефакт. По мере нашего прогресса полученные результаты откроют путь автоматическим партнерам, которые, возможно, станут необходимой частью повседневной жизни. Однако это не будет нашим настоящим результатом. Настоящим результатом будет новое понимание нас самих, понимание, которое в конечном счете гораздо более ценно, чем любая программа» (Schank R.C., Hunter L. The quest to understand thinking // Byte. 1985, apr. P. 155).

Таким образом, развитие искусственного интеллекта предоставляет новые возможности для понимания самого человека, его познания и сознания; позволяет найти новые подходы в антропологических исследованиях.

КОГНИТИВНАЯ ПСИХОЛОГИЯ

Когнитивная психология (cognitive psychology) – это психология познавательных процессов; особое когнитивно ориентированное направление в психологии, связанное с изучением ментальных состояний и ментальных процессов, характеризующих поведение человека и отличающих его от других живых существ. Когнитивная психология стояла у самых истоков когнитивной науки и обязана своим названием У.Найссеру, озаглавившему в 1967 г. свою известную книгу аналогичным образом.

По сути дела, когнитивная психология берет свое начало в декартовом принципе cogito ergo sum. В истории психологии как специальной дисциплины можно говорить о «когнитивной революции» конца 50-х годов – ее можно считать своего рода реакцией на господствующий тогда в психологии бихевиоризм, для которого было характерно отрицание какой бы то ни было роли внутренней организации психических процессов. Р.Л. Солсо называет «неудачу» бихевиоризма в числе важнейших факторов, обусловивших «когнитивную революцию». Подход бихевиористской психологии был достаточно простым: все решается в ходе наблюдений за непосредственно воспринимаемыми поступками человека, за его реальным поведением. Но именно этот ответ был поставлен под сомнение допущением того, что все наблюдаемое поведение человека детерминируется и определяется его внутренними состояниями и ментальными, непосредственно не наблюдаемыми процессами и механизмами.